氨基酸微量元素螯合物的研究與應(yīng)用

　　螯合物是指一個金屬離子與一個或多個基團(tuán)發(fā)生配位反應(yīng)而形成的具有一個或多個環(huán)狀結(jié)構(gòu)的化合物。氨基酸微量元素螯合物是二價金屬陽離子與氨基酸中作為給電子體的氮原子形成配位鍵，氨基酸羰基中的氧原子與金屬陽離子形成離子鍵而構(gòu)成的五元環(huán)或六元環(huán)結(jié)構(gòu)。通常情況下，氨基酸同Mn、Cu、Zn等離子形成配位數(shù)為4且摩爾比為2∶1（氨基酸∶金屬元素）的螯合物，而Fe、Co除形成配位數(shù)為4的螯合物，還可形成配位數(shù)為6的螯合物。配位鍵和離子鍵的共存結(jié)構(gòu)使得氨基酸螯合物的生化穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性好。由一個金屬離子和多個氨基酸形成的環(huán)螯合物的環(huán)越多，螯合物的穩(wěn)定性越好。常見的氨基酸螯合物中，一般α－氨基酸形成五元環(huán)，β－氨基酸形成六元環(huán)。

　　螯環(huán)結(jié)構(gòu)使螯合物內(nèi)部電荷趨于中性，在水中較難離解，化學(xué)穩(wěn)定性好，使得金屬離子避免了與日常飲食和胃腸中胃酸等的不良作用，保護(hù)了金屬離子的理化性質(zhì)，減少了金屬離子與其他礦物質(zhì)的拮抗作用，有利于機(jī)體對金屬離子的充分吸收和利用。Jeppseni等指出氨基酸螯合鐵（Fe－AA）比Fe離子更能降低不飽和脂肪酸和維生素的過氧化反應(yīng)。董曉慧等證實了Zn－His的吸收幾乎不受消化道內(nèi)各種因素的影響。

　　一般無機(jī)鹽、有機(jī)鹽在人體內(nèi)的吸收利用途徑比較復(fù)雜。首先在相關(guān)輔酶的運(yùn)輸下，與氨基酸等物質(zhì)結(jié)合被機(jī)體吸收，吸收后進(jìn)入血液與運(yùn)輸?shù)鞍捉Y(jié)合，才能被特定靶組織利用。而按照小肽吸收理論，氨基酸包裹金屬離子是機(jī)體吸收金屬離子的主要形式，氨基酸或小肽螯合物也是體內(nèi)蛋白質(zhì)合成的中間產(chǎn)物。通過氨基酸和肽的轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)，螯合物完整透過腸黏膜層進(jìn)人血液，不僅吸收快而且節(jié)約了很多生化過程，大大提高了元素的利用率。SpeArs報道，蛋氨酸鋅（Zn－Met）與ZnO相比，可顯著提高羔羊體內(nèi)鋅的沉積率。周桂蓮等研究了不同鐵源對大鼠的生物學(xué)效價，發(fā)現(xiàn)以氨基酸螯合物為鐵源的生物學(xué)效價比無機(jī)鐵鹽高出20％左右。

　　在動植物營養(yǎng)中添加氨基酸微量元素螯合物，可有效提高機(jī)體的生產(chǎn)性能，如提高母豬的繁殖能力、提高水稻的產(chǎn)稻率、改善育肥豬的肉質(zhì)、增加奶牛的產(chǎn)奶量等。FeHse等將多種氨基酸微量元素營養(yǎng)添加劑（含氨基酸銅、鋅、鐵、錳等）添加到高產(chǎn)母豬的日糧中，結(jié)果表明母豬的繁殖能力得到較大提高。BALL Antine等在奶牛的泌乳期（250天）飼喂氨基酸鋅、錳、銅、鈷螯合物，發(fā)現(xiàn)奶牛妊娠率和產(chǎn)奶量都得到了提高。

　　過量的無機(jī)微量元素會造成動植物的元素中毒現(xiàn)象，且無機(jī)鹽離子會對動物腸胃內(nèi)的pH值和酸堿平衡產(chǎn)生影響。而氨基酸螯合物在體內(nèi)運(yùn)輸過程中能通過螯合結(jié)構(gòu)的解離和形成控制體內(nèi)金屬離子的濃度，使其在正常范圍內(nèi)緩沖，對機(jī)體無毒副作用，無不良刺激。實驗證明，作為無機(jī)硒補(bǔ)劑的亞硝酸硒可誘導(dǎo)神經(jīng)元凋亡、白內(nèi)障等病變，而微量元素氨基酸螯合物無明顯毒害作用、安全性好、口感好，使動物的采食吸收更加容易。

　　2.3抗病抗應(yīng)激，提高營養(yǎng)利用率

　　氨基酸螯合物既能為機(jī)體提供氨基酸營養(yǎng)，又能補(bǔ)充必不可少的微量元素，具有雙重營養(yǎng)作用。實驗證明，微量元素氨基酸螯合物還可以增強(qiáng)機(jī)體的抗菌能力、抗應(yīng)激能力，提高維生素、脂肪、蛋白質(zhì)的營養(yǎng)利用率，而且可以防治貧血、某些腸炎、痢疾等疾病。據(jù)王洪榮報道，用蛋氨酸鋅飼喂奶牛和綿羊，可使奶?；既榉垦缀透悴〉膸茁式档?、綿羊體內(nèi)氮沉積率明顯提高。

　　3氨基酸微量元素螯合物的合成方法進(jìn)展

　　單一氨基酸微量元素螯合物是指某一種氨基酸和金屬離子螯合而形成的螯合物。金屬離子的來源可以是某些鹽、堿、金屬氧化物、金屬單質(zhì)等。最常見的是液相反應(yīng)合成法，其反應(yīng)流程為：氨基酸＋金屬化合物→溶解→調(diào)節(jié)pH→熱螯合→濃縮→洗滌→干燥→產(chǎn)品。楊云裳等利用此法合成了新型營養(yǎng)添加劑紐甜－鈣螯合物；鐘國清利用此法對甘氨酸銅、甘氨酸鋅、賴氨酸鋅的合成進(jìn)行了探索。該方法在反應(yīng)條件和技術(shù)上都比較成熟，但缺點(diǎn)是成本較高、工藝復(fù)雜、副產(chǎn)物多、大量酸液或堿液的使用和廢液排放污染環(huán)境等。

　　固相微波法也同樣適用于氨基酸微量元素螯合物的合成。胡亮等利用蛋氨酸和氯化鋅混合微波固相合成了蛋氨酸鋅螯合物，并對其最佳反應(yīng)條件進(jìn)行了探索。主要流程為：金屬鹽＋氨基酸→混勻→引發(fā)劑引發(fā)→微波催化→洗滌→干燥→產(chǎn)物。固相微波法的優(yōu)點(diǎn)是工藝簡單、耗能少、廢液污染小等。但微波輻射易焦化副產(chǎn)品，大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)較難實現(xiàn)。

　　固相室溫法是將氨基酸和金屬鹽充分研磨混勻，室溫下干燥一段時間進(jìn)行螯合的制備方法。制備流程為：氨基酸＋金屬鹽→混合研磨→干燥→產(chǎn)品。陳廣德等利用此法以甘氨酸和氫氧化鈣為原料合成了甘氨酸鈣螯合物；李大光等利用此法合成并表征了甘氨酸鋅螯合物；Ging Asu等以甘氨酸、硝酸鐵和硝酸銅為原料研磨混勻，48h干燥后得到兩種氨基酸金屬螯合復(fù)鹽。固體室溫法具有選擇性高、副反應(yīng)少、無溶劑、環(huán)境污染小、工藝更簡化等優(yōu)點(diǎn)，但目前關(guān)于此法的研究很少，技術(shù)不夠成熟，現(xiàn)在還不適宜規(guī)模化生產(chǎn)。

　　3.2復(fù)合氨基酸微量元素螯合物的合成

　　復(fù)合氨基酸的來源非常廣泛，豆餅渣、畜禽的羽毛、蝦蟹殼、絲綢工業(yè)廢水、啤酒廢酵母、皮革廢棄物等都是豐富的蛋白質(zhì)資源。

　　根據(jù)水解蛋白質(zhì)得到氨基酸的不同方法，復(fù)合氨基酸微量元素螯合物的合成分為酶解合成法和酸堿合成法。張曉霞等進(jìn)行了堿法水解黑魚魚鱗制備多肽螯合鈣工藝的研究。田君等利用黃豆皮等低值蛋白資源分別進(jìn)行酸堿水解后合并，再與微量元素合成了價格低廉的混合氨基酸鹽添加劑。該方法蛋白質(zhì)水解成氨基酸的過程稍微復(fù)雜，但是原料來源廣泛、變廢為寶、成本低廉，有利于環(huán)境優(yōu)化。